結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

張慶武

摘 要：在結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中結(jié)合當(dāng)代大學(xué)生思維特點，有針對性開展教學(xué)活動。探討了采用介紹相關(guān)科技發(fā)展史、科學(xué)家生平、邏輯思維方法、最新科技進(jìn)展等方法來提高教學(xué)效果與大學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)化學(xué)；創(chuàng)新思維；教學(xué)實踐

結(jié)構(gòu)化學(xué)是大學(xué)本科化學(xué)類等專業(yè)必修課，是傳統(tǒng)的四大化學(xué)之一。課程中涉及較多的數(shù)學(xué)、物理知識，本科生經(jīng)歷了兩年的大學(xué)學(xué)習(xí)后，盡管已經(jīng)掌握了必要的數(shù)理知識，但運用它們解決具體問題還是感到無從下手。另外，結(jié)構(gòu)化學(xué)描述的微觀世界與學(xué)生的切身體驗相距甚遠(yuǎn)，因而，多數(shù)學(xué)生感到結(jié)構(gòu)化學(xué)虛無縹緲，非常難學(xué)，甚至望而卻步。如何提高學(xué)生們學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)的興趣，提高教學(xué)效果，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生們的創(chuàng)新思維擺在教師面前。在難懂難學(xué)的背后，結(jié)構(gòu)化學(xué)內(nèi)容豐富，囊括了人類對微觀物質(zhì)世界的探索與認(rèn)識，充滿哲理與邏輯，這些又是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維的好教材。

生活在手機時代的當(dāng)代大學(xué)生，在經(jīng)歷了十幾年左右的應(yīng)試教育后，自身許多優(yōu)點，如：計算機知識豐富，接受能力強，記憶好等，但往往缺乏實踐經(jīng)驗與各類具體現(xiàn)實生活的體驗，甚至從有的學(xué)生處了解到他們在初、高中的教育中幾乎沒有實驗課，幾乎沒有體育課，整個初、高中階段是背、背、背……，從標(biāo)準(zhǔn)答案到標(biāo)準(zhǔn)答案。在學(xué)生多年形成的思維定勢中，往往是網(wǎng)上或其他處找標(biāo)準(zhǔn)答案，一但找不到，便一片盲然，不知如何下手，將問題留待老師處理。他們?nèi)狈β?lián)想與想象，更缺乏批評與挑戰(zhàn)的精神與能力。因此，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力對于他們的成長與國家未來的意義極為重大。

針對當(dāng)代大學(xué)生的這些特點，在結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)實踐中，特別強調(diào)介紹理論知識的淵源歷程。在結(jié)構(gòu)化學(xué)第一章量子力學(xué)基礎(chǔ)知識中講授光子學(xué)說時，我較為詳細(xì)地給學(xué)生們介紹人類對與光本質(zhì)的認(rèn)識過程，從波動說到粒子說，從粒子說到波動說，再到光的波粒二象性。通過這樣的講授，向?qū)W生們明確展示，實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，正確認(rèn)識的時代性與階段性，客觀世界內(nèi)在的和諧與美。告訴他們實驗的重要性，數(shù)學(xué)語言在表述實驗結(jié)果的重要性，批判精神與挑戰(zhàn)精神的重要性。其次，堅持學(xué)以致用的原則，給出理論問題的實踐背景。在講授到黑體輻射等內(nèi)容時，如果照本宣科地講授，既不能引起學(xué)生的興趣，又不能在創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)方面給學(xué)生以幫助。為此，我在教學(xué)時，首先盡可能地將理論的實踐背景知識告訴他們，例如：介紹黑體輻射能量分布曲線研究的時代背景，19世紀(jì)中葉人們對星體表面測溫、工業(yè)上高溫測量的實際需求等，有必要對輻射能量按波長分布的函數(shù)曲線與溫度的關(guān)系進(jìn)行詳盡的研究。告訴他們理論問題的產(chǎn)生與其研究目的往往都為實際問題服務(wù)的，避免學(xué)生對理論問題的枯燥感與抽象感，增加他們學(xué)習(xí)興趣。再次，適當(dāng)介紹偉大科學(xué)家的生平事跡及科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，使學(xué)生在獲得知識的同時，得到人文的熏陶和邏輯思維的訓(xùn)練。例如：講授物質(zhì)的波動性時，向?qū)W生們介紹德布羅意的研究與求學(xué)經(jīng)歷，指出物質(zhì)波動性的假設(shè)是在他的博士論文中提出的，鼓勵本科學(xué)生不滿足現(xiàn)階段的學(xué)歷層次，為進(jìn)一步提升自己的學(xué)歷層次努力學(xué)習(xí)。最后，在每一章節(jié)授中及授完后，重點強調(diào)將其中涉及到的邏輯思維方法，例如：德布羅意物質(zhì)波的理論研究中用到類比法，斯萊特估算屏蔽常數(shù)法是歸納法，以增加學(xué)生的創(chuàng)新性思維培養(yǎng)。

將最新科技成果與結(jié)構(gòu)化學(xué)的教學(xué)緊密結(jié)合也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維能力很重要的方法。例如：在講授箱中粒子薛定諤方程及其解這一章節(jié)時，不僅僅是停留在書中內(nèi)容。在完成理論部分講授后，引導(dǎo)學(xué)生思考：現(xiàn)實中哪些物質(zhì)具有一維勢箱中粒子運動的特征？在此討論的基礎(chǔ)上，給出聚乙炔的共軛鏈狀結(jié)構(gòu)。按共軛電子可在分子鏈內(nèi)自由移動的特點，引導(dǎo)學(xué)生與金屬導(dǎo)體導(dǎo)電現(xiàn)象進(jìn)行聯(lián)想對比，進(jìn)而向?qū)W生提問：聚乙炔是否導(dǎo)電？由此給出導(dǎo)電高分子的發(fā)現(xiàn)、理論和最新進(jìn)展。

科技發(fā)現(xiàn)、發(fā)明本身是創(chuàng)新性思維的結(jié)果，在結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中將理論的產(chǎn)生及發(fā)展的背景知識，尤其是其中的思維過程介紹給學(xué)生是培養(yǎng)他們創(chuàng)新性思維的最好案例。最新的科研成果因具有當(dāng)代特性更能引起學(xué)生的共鳴?？傊?，大學(xué)生的創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)，不是簡單的思維訓(xùn)練課程能完成的，而是體現(xiàn)在點點滴滴的日常教學(xué)中，尤其是基礎(chǔ)理論課的教學(xué)實踐里。亡羊補牢，未為晚也。大學(xué)生創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)，在大學(xué)階段還是應(yīng)該有所作為的，如何通過基礎(chǔ)理論課的教學(xué)更好地提高大學(xué)生的創(chuàng)新性思維能力是當(dāng)代國內(nèi)高等教育者的永恒主題。

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（作者單位：中國礦業(yè)大學(xué)（北京）化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院）